1、1碳、硅及其重要化合物建议用时：40 分钟 满分：100 分一、选择题(每题 6 分，共 72 分)1某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素( )A在自然界中只以化合态的形式存在B单质常用作半导体材料和光导纤维C最高价氧化物不与酸反应D气态氢化物比甲烷稳定答案 A解析 由已知信息可知该非金属元素为硅。硅强烈亲氧，在自然界以氧化物或复杂硅酸盐形式存在，不存在单质硅，A 正确；硅单质能用作半导体材料而不能用作光导纤维，制造光导纤维是用二氧化硅，B 错误；SiO 2能与氢氟酸反应：SiO24HF= =SiF42H 2O， C 错误；非金属性：CSi，故 SiH4的稳定性
2、弱于甲烷，D 错误。2半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户” ，即由 SiO2制取 Si。制取过程中不涉及的化学反应是( )A2CSiO 2 Si2CO= = = = =高 温 BSiO 22NaOH= =Na2SiO3H 2OCSi2Cl 2 SiCl4= = = = = DSiCl 42H 2 Si4HCl= = = = =高 温 答案 B解析 工业制取纯硅的工艺流程为：SiO 2 粗硅 SiCl4 纯硅，该工 C Cl2 H2 艺流程中不涉及 SiO2与 NaOH 溶液的反应。3硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是( )A氮化硅陶瓷是一种新型无机非金
3、属材料，其化学式为 Si3N4B碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承C光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为 SiO2D硅酸盐 Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示为 Na2O2FeO3SiO2答案 D解析 正确的表示应该为 Na2OFe2O33SiO2，故 D 错误。4近几年我国载人飞船多次升空，显示出我国航天技术已进入世界一流，飞船应用了许多尖端的合成材料。据报道我国科学家近年来研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅陶瓷和碳纤维复合而成的。下列相关叙述不正确的是( )A它耐高温抗氧化B它比钢铁轻，强度大，但质地较脆2C它没有固定
4、熔点D它是一种新型无机非金属材料答案 B解析 航空材料具有质轻、强度高、耐高温、抗氧化等性能，又由题中信息可知，该材料具有一定的韧性，故 B 错，A 正确；复合材料属于混合物，没有固定的熔点，碳化硅高温结构陶瓷和碳纤维复合而成的材料属于新型无机非金属材料，C、D 正确。5(2018甘肃天水一中模拟)下列说法正确的是( )A单质 氧化物 酸或碱 盐，碳或硅单质可以按上述关系进行 O2 H2O NaOH或 HCl 转化B若 a、b、c 分别为 Si、SiO 2、H 2SiO3，则可以通过一步反应实现转化：bc aC太阳能电池板中的硅在元素周期表中处于金属元素与非金属元素的交界位置D单质硅常用于制造
5、光导纤维答案 C解析 A 项，SiO 2不与 H2O 反应；B 项，b c，c a 均不能通过一步反应实现转化；D 项，用于制造光导纤维的是 SiO2，而非单质硅。6和田玉是一种具有链状结构的含水钙镁硅酸盐，某种和田玉的化学成分为Ca2Mg3Fe2(Si4O11)2(OH)2，下列有关叙述正确的是( )A其化学式改写为氧化物的形式为 2CaO3MgOFe2O38SiO2H2OB它能够抵抗任何酸碱的腐蚀C其中铁元素的化合价为3D其中铁元素的化合价为2答案 D解析 假设和田玉中铁元素的化合价为 x，根据化合物中各元素的化合价代数和为零，可得：(2)2(2)3( x)2(4)8(2)22(1)20，
6、即 x2，所以其化学式改写为氧化物的形式为 2CaO3MgO2FeO8SiO2H2O；硅酸盐一般耐酸碱的腐蚀，但不是所有的酸碱都不能腐蚀它，如氢氟酸可以和其中的硅元素反应生成 SiF4气体，浓硝酸可以将其中所含的 Fe2 氧化成 Fe3 。7用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是( )3答案 B解析 由于 Na2CO3的溶解度大于 NaHCO3的溶解度，Na 2CO3CO 2H 2O=2NaHCO3，因而会析出 NaHCO3晶体，A 项正确；B 项，CO2Na 2SiO3H 2O=Na2CO3 H2SiO3，CO 2Na 2CO3H 2O=2NaHCO3，H 2Si
7、O3与 CO2不反应，浑浊不会消失；C 项，CO 2Ca(ClO) 2H 2O=CaCO32HClO，溶液变浑浊后加入品红溶液，被 HClO 氧化褪色；D 项，首先 CO2Ca(OH) 2=CaCO3H 2O，继续通 CO2，生成可溶于水的 Ca(HCO3)2，再加入足量的 NaOH，则：2NaOHCa(HCO 3)2=CaCO3Na 2CO32H 2O，溶液又变浑浊。8标准状况下，将 3.36 L CO2气体通入 200 mL 1.00 molL1 NaOH 溶液中，充分反应后溶液中 c(CO )与 c(HCO )的比值为(不考虑 CO 、HCO 的水解)( )23 3 23 3A11 B1
8、2 C21 D13答案 B解析 n(CO2) 0.150 mol， n(NaOH)0.200 L1.00 3.36 L22.4 Lmol 1molL1 0.200 mol， ，即 1 2，反应产物为n NaOHn CO2 0.2 mol0.15 mol 43 n NaOHn CO2Na2CO3、NaHCO 3，设其物质的量分别为 x、 y，则Error!解得Error!所以 。n CO23n HCO 3 129对于反应 3CSiO 2 SiC2CO，下列说法正确的是( )= = = = =高 温 ASiC 是氧化产物4B还原剂与氧化剂的物质的量之比为 12C若生成 4.48 L CO，则转移
9、0.4 mol 电子D该反应中 C 既是氧化剂又是还原剂答案 D解析 SiC 中碳元素化合价是4 价，SiC 是还原产物，A 项错误；该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为 21，B 项错误；没有说明是否为标准状况，C 项错误；碳元素化合价既有升高又有降低，所以 C 既是氧化剂又是还原剂，D 项正确。10甲气体可发生如下变化：甲气体 乙气体 丙气体 乙气体 通 过 灼 热 的 炭 层 通 过 灼 热 的 炭 层 通 过 灼 热 的 CuO 丁固体。则甲、乙、丙、丁分别为( ) 通 过 澄 清 石 灰 水 ACO 2、CO、O 2、CaO BO 2、CO、CO 2、CaCO 3CO 2、CO 2
10、、CO、CaCO 3 DCO、CO 2、O 2、Ca(OH) 2答案 C解析 以丙气体为突破口，丙通过灼热的 CuO 后，生成的乙气体可与澄清石灰水反应生成固体，说明乙是 CO2，则丙是 CO，甲是 O2，丁是 CaCO3。11(2018大连一中模拟)将足量的 CO2不断通入 KOH、Ba(OH) 2、KAlO 2的混合溶液中，生成沉淀的物质的量与所通入 CO2的体积关系如图所示。下列关于整个反应过程中的叙述不正确的是( )A Oa 段反应的化学方程式是 Ba(OH)2CO 2=BaCO3H 2OB ab 段与 cd 段所发生的反应相同C de 段沉淀减少是由于 BaCO3固体的消失D bc
11、段反应的离子方程式是 2AlO 3H 2OCO 2=2Al(OH)3CO 2 23答案 B解析 CO 2优先与 Ba(OH)2反应(图像中 Oa 段)，然后与 KOH 反应(图像中 ab 段)，接着与 KAlO2反应(图像中 bc 段)，再与 K2CO3反应(图像中 cd 段)，最后与 BaCO3反应(图像中de 段)。12蛇纹石由 MgO、Al 2O3、SiO 2、Fe 2O3组成。现取一份蛇纹石试样进行实验，首先将其溶于过量的盐酸，过滤后，在所得的沉淀 X 和溶液 Y 中分别加入 NaOH 溶液至过量。下列叙述不正确的是( )5A沉淀 X 的成分是 SiO2B将蛇纹石试样直接溶于过量的 N
12、aOH 溶液后过滤，可得到红色颜料 Fe2O3C在溶液 Y 中加入过量的 NaOH 溶液，过滤得到的沉淀的主要成分是 Fe(OH)3和 Mg(OH)2D溶液 Y 中的阳离子主要是 Mg2 、Al 3 、Fe 3 、H 答案 B解析 向蛇纹石试样中加入过量的盐酸，其中的 MgO、Al 2O3、Fe 2O3溶解形成含Mg2 、Al 3 、Fe 3 和 H 的溶液 Y，而 SiO2不溶解形成沉淀 X，溶液 Y 中加入过量 NaOH 溶液，将得到 Fe(OH)3和 Mg(OH)2沉淀，A、C、D 正确；将蛇纹石试样直接溶于过量的 NaOH溶液，其中的 Al2O3和 SiO2溶解形成 AlO 和 SiO
13、 ，而 MgO 和 Fe2O3不溶解形成沉淀，B 2 23错误。二、非选择题(共 28 分)13(16 分)晶体硅是一种重要的非金属材料。物质 沸点/SiHCl3 33.0SiCl4 57.6HCl 84模拟制备纯硅的主要步骤如下：高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；粗硅与干燥 HCl 气体反应制得 SiHCl3：Si3HCl SiHCl3H 2；= = = = =300 SiHCl 3与过量 H2在 10001100 反应制得纯硅。可能用到的信息如下：已知 SiHCl3能与 H2O 强烈反应，在空气中易自燃；步骤中粗硅与 HCl 反应时会生成少量 SiCl4。请回答下列问题：(1)粗硅与 HCl
14、 反应完全后，依据上表所示沸点差异提纯 SiHCl3，该提纯方法为_。(2)用 SiHCl3与过量 H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：6依次连接的合理顺序为_ (填写字母序号)；装置 D 中 g 管的作用是_；装置 B 中的试剂是_；装置 C 中的烧瓶加热的目的是_。装置 A 中发生反应的化学方程式为 。操作时应先打开装置_(填“C”或“D”)中分液漏斗的旋塞，理由是_。(3)请设计实验证明产品硅中是否含微量铁单质：将产品用稀盐酸溶解，取上层清液后 。答案 (1)蒸馏(2)DBCAE 平衡压强(其他合理答案均可) 浓硫酸 使滴入烧瓶中的 SiHCl3汽化 SiHCl 3H 2
15、Si3HCl D SiHCl 3容易在空气中自燃，实验中要注意= = = = =1000 1100 先通一段时间 H2排尽装置中的空气(3)先滴加氯水，再滴加硫氰化钾溶液，溶液显红色(或加入氢氧化钠溶液，出现白色沉淀后变灰绿色最后变红褐色，合理答案均可)解析 (1)根据沸点差异可知提纯 SiHCl3的方法为蒸馏。(2)根据 SiHCl3能与 H2O 强烈反应，故制得的 H2要先干燥，再与 SiHCl3反应，仪器的连接顺序为 DBCAE；装置 D 中 g 管的作用是平衡压强，使分液漏斗中液体能顺利滴下；装置 B 中的试剂为浓硫酸，用于干燥氢气；装置 C 中的烧瓶加热的目的是使滴入烧瓶中的SiHC
16、l3汽化。装置 A 中 SiHCl3、H 2发生置换反应，制得纯硅。因为 SiHCl3容易在空气中自燃，故操作时应先打开装置 D 中分液漏斗的旋塞，使生成的 H2排尽装置中的空气。(3)用盐酸溶解后，可以检验上层清液中是否含有 Fe2 来证明产品硅中是否含微量铁单质。14(2018郑州模拟)(12 分)未来的交通工具将采用新一代无机非金属材料制成的无7水冷发动机。这类材料中研究较多的是化合物 G。(1)化合物 G 的相对分子质量为 140，G 中硅元素的质量分数为 60%，另有元素 Y。G 可以由化合物 E(含两种元素)与 NH3反应而生成，同时产生 HCl 气体。请推断：化合物 G 的化学式
17、为_。1 mol NH3和 0.75 mol E 恰好完全反应生成 G 和 HCl，则化合物 E 的分子式为_。(2)粉末状 G 能够与空气中的氧气和水作用，所得产物中都有一种酸性氧化物，它是工业上生产玻璃的主要原料。与氧气反应所得的产物还有一种单质，与水反应生成的另一种产物是该种单质元素的氢化物。请写出化合物 G 与水反应的化学方程式_。(3)为了使化合物 G 能成为新一代汽车发动机材料，现采用常压下在 G 中添加氧化铝，经高温烧结制成一种高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀的陶瓷材料，它的商品叫“赛伦” ，化学通式可表示为 Si6 xAlxOxY8 x。在接近于 1700 时 x 的极限值约为
18、4.0，在 1400 时 x 为 2.0，以保持整个化合物呈电中性。试问：赛伦中 Y 元素的化合价为_。答案 (1)Si 3N4 SiCl 4 (2)Si 3N46H 2O=3SiO24NH 3 (3)3解析 (1)1 个 G 分子中 Si 的原子数为 3，另一种元素不可能是氢，而是14060%28氮，氮的原子数为 4，故 G 的化学式为 Si3N4。E 分子中只有一个硅原子，故14040%14其分子式为 SiCl4。(2)由题意知 Si3N4与 H2O 反应生成 SiO2和 NH3。(3)Si 为4 价，Al 为3 价，O 为2 价，当 x4 时代入得 Y 的化合价a：2443(2)4 a40， a3。8
